Estudo eletroquímico das interações entre sulfetos de ferro

• Ano de defesa: 1999
• Autor(a) principal: Almeida, Cecilia Maria Villas Boas de
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Arsenopirita; Arsenopyrite; electrochemistry; Eletroquímica; Físico-química; Interação; Interaction; Oxidação; Oxidation; Physical chemistry; Pirita; Pirrotita; Pyhrrotite; Pyrite
• Link de acesso: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46132/tde-10022009-085043/

Foram realizados estudos do comportamento eletroquímico de eletrodos de pinta, pirrotita e arsenopirita em meio ácido. A investigação incluiu tanto a dissolução dos minerais (isolados ou combinados dois a dois) como o estudo da deposição de íons prata sobre eles, levando em consideração as propriedades semicondutoras de cada um. Com base nos dados obtidos, empregando voltametria cíclica, medidas de capacitância, medidas fotoeletroquímicas e microscopia eletrônica de varredura, foram propostos mecanismos de dissolução para cada mineral. A oxidação dos três minerais em função dos produtos obtidos foi avaliada a partir das quantidades relativas de SO42-, S e Fe(OH)3 e constatou-se que a quantidade relativa de sulfato produzida pela pirita é maior que a quantidade obtida do eletrodo de pirrotita. A arsenopirita apresenta comportamento intermediário. O hidróxido de ferro produzido pela pirrotita é maior que o obtido da pirita e da arsenopirita. A presença do As2S3 na superfície do eletrodo de arsenopirita dificulta a redução do enxofre. Os dados obtidos com os eletrodos mistos mostram que, em potenciais próximos de Eca, as reações que produzem enxofre e Fe(III) predominam. Acima de 0,8 V, tem início a oxidação de S e/ou S2O32- gerando sulfato para os três eletrodos, além da oxidação do As2S3 nos eletrodos que contém arsenopirita. A presença da pirita na mistura dos minerais, em quantidade maior que 60%, pode abaixar o pH local favorecendo a decomposição do tiossulfato. Os valores dos potenciais de bandas planas foram estimados com base nos modelos de Gärtner e Mott-Shottky e o valor da energia de banda proibida, de cada mineral e dos eletrodos mistos, foi avaliado. Foi estabelecido que, em meio de solução tampão de ácido acético/acetato de sódio, pH = 4,5, o nível de Fermi dos minerais está vinculado ao potencial de óxido redução do eletrólito. O potencial de circuito aberto é determinado pela presença de óxidos/hidróxidos de ferro na superfície dos eletrodos. Sob iluminação todos os eletrodos apresentaram fotoefeitos. Com o aumento da porcentagem de pirrotita ocorre uma diminuição na fotocorrente registrada. Já a adição de arsenopirita, provoca um aumento nos fotoefeitos observados. A adição de pirrotita faz diminuir a eficiência quântica dos eletrodos enquanto que a adição de arsenopirita favorece a resposta fotoeletroquímica das superfícies. O aumento da quantidade de pirrotita na superfície faz com que a energia de banda proibida diminua. A mistura pirita/pirrotita para qualquer composição deve favorecer a produção de enxofre em detrimento da de sulfato. Quando se utilizam eletrodos de pirita/arsenopirita não se observam variações a circuito aberto. A investigação sobre a deposição de íons prata sobre os eletrodos mostrou que o contato com os íons metálicos em solução não produz modificações morfológicas significativas na superfície dos eletrodos. A prata metálica e os sulfetos de prata formados são incorporados em pequenos núcleos espalhados pela superfície. Ficou demonstrado que sulfeto de prata e prata elementar podem ser identificados pela análise dos voltamogramas. Nos eletrodos construídos com combinações de minerais as interações com os íons prata ocorrem, preferencialmente, nos grãos de pirrotita ou arsenopirita para todas as composições. A interação mineral/prata ocorre mediante a competição de vários sítios da superfície pelos íons em solução. A quantidade de íons prata em solução tem um papel importante no aumento da velocidade de dissolução dos sulfetos. O consumo de H2S e de S2O32- deve causar o aumento na velocidade de dissolução dos minerais. De uma maneira geral, pode-se concluir que as combinações pirita-pirrotita otimizam as interações com os íons Ag+, tanto por oferecer maior quantidade de sítios de enxofre/intermediários para as interações químicas como por apresentar maior quantidade de elétrons na superfície a circuito aberto. Por outro lado, a presença de arsenopirita prejudica as interações com a prata já que causa uma diminuição na concentração efetiva de elétrons na superfície. Além disto, a formação de sulfetos de arsênio limita a quantidade de enxofre disponível para as interações químicas com os íons em solução.